丁江鈺 陳偉

摘要：雷達是集中現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)先進成果的一個電子系統(tǒng)。20世紀80年代以來，由于微電子技術(shù)及各種電子器件的迅猛發(fā)展，使雷達的各分機及體系結(jié)構(gòu)不斷更新，雷達的數(shù)字化推進迅猛并將繼續(xù)向雷達前端推進。雷達技術(shù)及其應(yīng)用持續(xù)向前發(fā)展，極大地提高了雷達的性能并顯著擴展了它的應(yīng)用范圍。數(shù)字化推進和應(yīng)用范圍的擴展使雷達數(shù)據(jù)變的越來越多。本設(shè)計針對氣象雷達數(shù)據(jù)的變的越來越龐大的問題展開設(shè)計，利用低成本的網(wǎng)線來高速傳輸雷達數(shù)據(jù)，能夠完成時時傳輸大部分的雷達數(shù)據(jù)。本設(shè)計采用UDP協(xié)議編寫，利用UDP的優(yōu)點來實現(xiàn)快速傳輸。

關(guān)鍵詞：氣象雷達;數(shù)據(jù)傳輸;UDP

隨著雷達技術(shù)不斷發(fā)展及數(shù)字化推進和應(yīng)用范圍的擴展使雷達數(shù)據(jù)變的越來越多。由雷達基數(shù)據(jù)文件到雷達IQ數(shù)據(jù)文件大小不斷變大。雷達基數(shù)據(jù)文件只有70多兆字節(jié)而雷達的IQ數(shù)據(jù)現(xiàn)在卻達到了500兆字節(jié)以上。雷達數(shù)據(jù)的常見傳輸分成3種：外場傳輸多采采用光導(dǎo)纖維傳輸，雷達基數(shù)據(jù)采用網(wǎng)線傳輸，雷達IQ數(shù)據(jù)采用PCI總線傳輸。千兆網(wǎng)卡已經(jīng)走進千家萬戶，網(wǎng)線傳輸有著很多其他傳輸方式所沒有的優(yōu)點：（1）網(wǎng)線相對于光纖與PCI，總線的成本更低廉。（2）連接方便。光纖需要光電轉(zhuǎn)換器來連接，PCI總線要用專門的接口。（3）網(wǎng)線相對于PCI總線傳輸?shù)木嚯x更遠。更適合中程距離傳輸。

1千兆網(wǎng)的雷達數(shù)據(jù)通信程序設(shè)計

1.1 程序構(gòu)架

接收端：

輸入存儲的文件名字。

使用socket（）來建立一個UDP socket，第二個參數(shù)為SOCK_DGRAM。

初始化sockaddr_in結(jié)構(gòu)的變量，并賦值。

設(shè)置套接字。

使用bind（）把上面的socket和定義的IP地址和端口綁定。這里檢查bind（）是否執(zhí)行成功，如果有錯誤就退出。這樣可以防止服務(wù)程序重復(fù)運行的問題。

使用recvfrom（）進入等待狀態(tài)，等待發(fā)送端發(fā)送文件情況。

進入循環(huán)程序，使用recvfrom（）進入等待狀態(tài)，直到接收到發(fā)送端發(fā)送的文件內(nèi)的數(shù)據(jù)，就處理收到的數(shù)據(jù)，并向發(fā)送端發(fā)送反饋信息。

處理接收到的數(shù)據(jù)。

關(guān)閉套接字。

發(fā)送端：

輸入發(fā)送的文件名

輸入接收端的IP地址。

使用socket（）來建立一個UDP socket，第二個參數(shù)為SOCK_DGRAM。

初始化sockaddr_in結(jié)構(gòu)的變量，并賦值。

使用sendto（）發(fā)送文件情況。

進入循環(huán)程序，使用sendto（）發(fā)送文件數(shù)據(jù)。并接收接收端的反饋信息。

關(guān)閉套接字。

2驗證

2.1驗證方法

選擇雷達文件傳輸并記錄發(fā)送時間與接收時間。用公式：。計算出本設(shè)計的傳輸速度。為了能更加準確的測量出傳送速度。我們多次測量同一文件的發(fā)送時間，并用他們的速度平均速度為傳輸速度。對一雷達文件測試先連接通用機一和通用機二從通用機一傳輸雷達文件到通用機二傳輸3次并記錄發(fā)送時間和接收時間。之后連接通用機二到通用機一再傳輸雷達文件3次并記錄發(fā)送時間和接收時間，打開兩邊文件記錄文件大小，使用校驗程序統(tǒng)計出誤碼個數(shù)并對收集到的數(shù)據(jù)處理分析。之后更換雷達文件重復(fù)前面的步驟。多次驗證不同的雷達數(shù)據(jù)。

2.2 雷達基數(shù)據(jù)的驗證

測試雷達基數(shù)據(jù)文件大小75497KB。通用機一傳雷達基數(shù)據(jù)給通用機二均速度為88.4MB/s，通用機二傳雷達數(shù)據(jù)給通用機一平均速度為55.2MB/s

由數(shù)據(jù)可以看出傳輸速度都在30兆字節(jié)每秒。認為是可以時時傳輸文件。

2.3 雷達IQ數(shù)據(jù)的驗證

雷達IQ數(shù)據(jù)的傳輸是本次設(shè)計程序的重點目標，雷達IQ數(shù)據(jù)由于實際需要IQ數(shù)據(jù)的傳輸要求的帶寬十分巨大，即1.2MHZ*32*2的速率，大約要70多兆每秒的速度才能達到無延遲的時時傳輸。一般現(xiàn)在的天線轉(zhuǎn)速為12°每秒到18°每秒，那么天線轉(zhuǎn)一圈的時間為20秒到30秒的時間。那么只要能在20秒內(nèi)完成雷達IQ傳輸?shù)?，我們就可以認為我們達到了時時傳輸?shù)男Ч?。一般我們的常見的雷達IQ的大小為500MB左右，那么我們的速度至少應(yīng)該達到25MB每秒以上。

雷達IQ文件1：雷達的轉(zhuǎn)速為14度每秒，文件大小為458兆字節(jié)。從通用機一傳雷達IQ文件到通用機二。測得的傳輸雷達IQ文件的平均速度速度為88.7兆字節(jié)每秒。平均用時5.16秒傳輸完，用7秒存入硬盤。最小速度為82.2兆每秒，用時5.57秒傳輸完，用7秒存入硬盤。都小于20秒鐘。我們可以認為達到了時時傳輸文件的效果。從通用機二傳輸雷達IQ文件到通用機一。測得傳輸雷達IQ文件的平均速度為51.8兆字節(jié)每秒。平均用時8.84秒，用9秒存入硬盤。最小速度為51.5兆字節(jié)每秒，用時8.86秒。用9秒存入硬盤。都小于20秒鐘。我們可以認為達到了時時傳輸文件的效果。

雷達IQ文件2：雷達的轉(zhuǎn)速為14.3度每秒，文件大小為458兆字節(jié)。從通用機一傳雷達IQ文件到通用機二。測得的傳輸雷達IQ文件的平均速度速度為87.9兆字節(jié)每秒。平均用時5.21秒傳輸完，用7秒存入硬盤。最小速度為85.6兆每秒，用時5.37秒傳輸完，用7秒存入硬盤。都小于20秒鐘。我們可以認為達到了時時傳輸文件的效果。從通用機二傳輸雷達IQ文件到通用機一。測得傳輸雷達IQ文件的平均速度為51.4兆字節(jié)每秒。平均用時8.91秒，用9秒存入硬盤。最小速度為51.2兆字節(jié)每秒，用時8.95秒。用9秒存入硬盤。都小于20秒鐘。我們可以認為達到了時時傳輸文件的效果。

雷達IQ文件3：雷達的轉(zhuǎn)速為14.8度每秒，文件大小為456兆字節(jié)。從通用機一傳雷達IQ文件到通用機二。測得的傳輸雷達IQ文件的平均速度速度為89.9兆字節(jié)每秒。平均用時5.07秒傳輸完，用7秒存入硬盤。最小速度為89.1兆每秒，用時5.11秒傳輸完，用7秒存入硬盤。都小于20秒鐘。我們可以認為達到了時時傳輸文件的效果。從通用機二傳輸雷達IQ文件到通用機一。測得傳輸雷達IQ文件的平均速度為52.7兆字節(jié)每秒。平均用時8.652秒，用9秒存入硬盤。最小速度為52.0兆字節(jié)每秒，用時8.79秒。用9秒存入硬盤。都小于20秒鐘。我們可以認為達到了時時傳輸文件的效果。

由數(shù)據(jù)采集資料可以看出本設(shè)計的誤碼率為百分之零。是因為本設(shè)計雖然才用了UDP這種被稱為不可靠的傳輸協(xié)議，但我們傳輸?shù)氖谴笥?4K的文件，為了保證文件傳輸之后能正常使用不會出現(xiàn)大量的誤碼。我們在上層中加入的重發(fā)機制，使文件傳輸基本不會出現(xiàn)誤碼。那么這樣做是否就和TCP傳輸一樣，這樣不就失去了UDP的優(yōu)點甚至還不如TCP？當然回答是否定的。TCP是三次握手機制的重發(fā)，在傳每一個包的時候都會之間相互詢問等待，這樣浪費的大量的時間和系統(tǒng)資源。本程序采用的是每發(fā)送了N個包之后發(fā)送收端才會收到接收端的反饋信息剛剛發(fā)送的N個數(shù)據(jù)中有沒有丟包的？如果有就會重新發(fā)所丟的包。這樣減少了大量的時間。從而加快了速度的同時減少了丟包率和誤包率。

3結(jié)論

本設(shè)計采用網(wǎng)線傳輸?shù)姆绞絹硗瓿蒊Q數(shù)據(jù)的時時傳輸。初步實現(xiàn)雷達數(shù)據(jù)高速網(wǎng)絡(luò)傳輸。

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